古有夸父逐日，其實也就是夸父一直在追趕太陽落下的地方?，F(xiàn)在如果簡單計算一下，可以知道：夸父只要能跟的上地球自轉(zhuǎn)的速度，就可以一直看到太陽。

假設夸父站在赤道，已知地球平均半徑為6371千米?[1]，計算可知，只要夸父速度可以達到1668km/h(也就是463m/s)，就可以保證一直看到太陽了（假設太陽此時直射赤道，忽略地球公轉(zhuǎn)影響）。

聽上去好像不難？那么我們來看看地球上跑的最快的生物能有多快呢？能不能達到這個速度呢？

跑的最快的生物有多快？

如果按照人類體能來估計，100米賽跑中跑的最快的男子的記錄是2009年牙買加的博爾特（Usain Bolt）創(chuàng)造的記錄，9.58秒，也就是速度大約是10.44m/s。[2]?離463m/s還是差了很大一大截。

那么地球上的其他生物可以達到逐日的速度嘛？

陸地上最快的陸生動物是獵豹，其記錄的最快速度是120.7km/h（33.53m/s），而最快的鳥游隼的速度是389km/h（108m/s）。[3]

其實不同類別的生物比較時，應該使用相對于自身體長的速度才有比較意義。因為一只螞蟻與一只大象相比雖然螞蟻擺動腳的頻率更快，但是還是不及大象的速度。

比如一種叫南加州螨的螨蟲，能夠達到每秒322倍自身長度的移動速度。[4]?如果人類可以達到這個速度的話，對于一個1.8米的人來說，速度就可以達到580m/s。已經(jīng)遠遠超過音速，也可以實現(xiàn)夸父的夢想了。

但是其實對于普通生物甚至是機器來說，速度達到超音速已經(jīng)很困難了。

?

跑的比聲音快會怎么樣？

世界上跑得最快的生物的速度其實都遠遠小于音速，音速在1個標準大氣壓和15攝氏度的條件下，約為340m/s，也就是1224km/h。

如果物體的移動速度超過音速，那就會形成一種叫做“音障”的東西。

因為聲音的傳播速度是有限的，所以移動的聲源是可以追趕并超過它們發(fā)出的聲波的。隨著物體的速度增加到音速，這些聲波開始堆積在物體前面。如果物體具有足夠的加速度，它就可以沖破聲波所形成的屏障。當物體超過該屏障時，會引起堆積的聲波附近的壓力變化，從而會以爆炸或者音爆的形式傳出。[5]

如果我的速度可以達到甚至超過聲速，那你跟我講話，我是不是就可以昂首挺胸的跟你講：“你說啥，我聽不到。”

其實可以達到音速甚至超過音速的東西有很多，比如打陀螺用的鞭子的末端，以及最重要的應用——超音速飛機。

那比光速還快會怎么樣呢？

如果，速度還能更快一點，達到甚至超過光速會怎么樣呢？

但是我們卻知道宇宙第一大交通規(guī)則——沒有什么可以比光速快，而真空中的光速又恰好是每秒299792458米。[6]

我們知道了光以有限的速度傳播，但是它為什么是有限的呢？這個問題愛因斯坦思考完之后，提出了一個瘋狂的解決方案：物體的運動必須以某種方式使時間變慢。時間不再是恒定的了，所以相對論誕生了。

許多實驗都證實了愛因斯坦的預測。

1964年，麻省理工學院的比爾·貝托佐（Bill Bertozzi）將電子加速到一系列不同的速度。然后測量了它們的動能，發(fā)現(xiàn)隨著電子的速度接近光速，電子變得越來越重，直到它們重到不可能產(chǎn)生更快的運動了。而這個臨界速度就是光速。

而在另一項實驗中，物理學家約瑟夫·哈菲爾等人在世界各地的商業(yè)客機上裝了同步的超精確的銫原子鐘。正如預言的那樣，時鐘的時間變慢了。也就是，事物的傳播速度越快，它得到的能量越大，時間也就越慢。而環(huán)繞地球運行的GPS衛(wèi)星就要考慮到時間變慢的問題，否則GPS將失去作用。[7]

由愛因斯坦的狹義相對論，能量和質(zhì)量是緊密相連的，所以任何質(zhì)量隨光速變化的東西都需要無限量的能量，從而導致其質(zhì)量也變得無限大，所以，這是不可能的。

但是我們知道，當光通過一個透明介質(zhì)時，光不僅會發(fā)生反射與折射等現(xiàn)象，當光在介質(zhì)內(nèi)部的時候，光速會減小，且會跟介質(zhì)的折射率成反比。

n是介質(zhì)折射率，c是光速，v是介質(zhì)中的光速。[8]

例如光在水中的傳播速度僅僅為0.75c。而在核反應期間或者粒子加速器中，物質(zhì)的速度可以超過此時的光速（顯然光速此時小于c）。當帶電粒子（最常見的是電子）穿過電介質(zhì)時就會發(fā)生切倫科夫輻射，此時電子的速度大于光在該介質(zhì)中的傳播速度。

與音爆類似，波的傳播速度比超速物體慢，就跟形成沖擊波前沿一樣，只不過電子在穿過時會產(chǎn)生光沖擊波，而且超過的速度是光的相速度，而不是光的群速度。

此時，你不會聽到巨大的聲響，而是會看到藍色的像“燈臂”一樣的東西。[9]

這就是愛達荷州國家實驗室的高級測試反應堆中發(fā)生的事情。該反應堆侵入水中以幫助保持冷卻。當電子跑贏光子時就會產(chǎn)生“大藍臂”，這個以1934年發(fā)現(xiàn)它的蘇聯(lián)科學家名字命名——切倫科夫輻射。

切倫科夫輻射用途也很多，在放射性同位素的醫(yī)學成像和外照射療法、天體物理實驗和粒子物理實驗等方面有著很重要的應用。[9]

雖然夸父追不上“光子”，但是我們可以取巧，讓電子追上它，而我們就可以看到美麗的“切倫科夫輻射”了。

換句話說，如果你能追上前面的一個人，那么是不是你也就可以看到什么更好的風景呢？

部分圖片來源于網(wǎng)絡

參考文獻：

[1]?地球半徑-百度百科??https://baike.baidu.com/item/%E5%9C%B0%E7%90%83%E5%8D%8A%E5%BE%84

[2]?100 metres-維基百科?https://en.wikipedia.org/wiki/100_metres

[3]?Fastest animals-維基百科??https://en.wikipedia.org/wiki/Fastest_animals

[4]?Paratarsotomus macropalpis-維基百科?https://en.wikipedia.org/wiki/Paratarsotomus_macropalpis

[5]?Sound barrier-維基百科?https://en.wikipedia.org/wiki/Sound_barrier

[6]?Speed of light-維基百科?https://en.wikipedia.org/wiki/Speed_of_light

[7]?Why can’t anything travel faster than light?https://cosmosmagazine.com/physics/why-can-t-anything-travel-faster-light

[8]?Refractive index-維基百科?https://en.wikipedia.org/wiki/Refractive_index

[9]?Cherenkov radiation-維基百科?https://en.wikipedia.org/wiki/Cherenkov_radiation

>>熱門文章推薦<<